物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中非接觸近場(chǎng)通信方案RFID技術(shù)詳解（三）_RFID模塊篇

01

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中為什么要使用RFID模塊

在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用RFID模塊的原因主要可以歸納為以下幾個(gè)方面：

非接觸式自動(dòng)識(shí)別與數(shù)據(jù)采集

RFID技術(shù)通過(guò)無(wú)線射頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)非接觸式的自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換，這使得物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地獲取物品的身份信息、位置信息以及狀態(tài)信息等。相較于傳統(tǒng)的條形碼或二維碼識(shí)別技術(shù)，RFID無(wú)需人工干預(yù)，大大提高了數(shù)據(jù)采集的效率和準(zhǔn)確性，降低了運(yùn)營(yíng)成本，提高了管理效率。這種自動(dòng)化、高效化的數(shù)據(jù)采集方式在庫(kù)存管理、物流追蹤等場(chǎng)景中尤為重要。

促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能化升級(jí)

RFID模塊與物聯(lián)網(wǎng)其他技術(shù)的深度融合，如云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等，共同推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能化升級(jí)。通過(guò)RFID采集的數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物品的實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)測(cè)性維護(hù)、智能調(diào)度等功能，為企業(yè)提供更為精準(zhǔn)、高效的管理決策支持。例如，在智能制造領(lǐng)域，RFID技術(shù)可以用于工件的自動(dòng)識(shí)別、分揀和追蹤，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的智能化改造。

增強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全性與可追溯性

RFID模塊還具備防偽溯源的功能，能夠確保物品從生產(chǎn)到消費(fèi)的全鏈條可追溯。這對(duì)于食品安全、藥品監(jiān)管等領(lǐng)域尤為重要，能夠有效防止假冒偽劣產(chǎn)品的流通，保障消費(fèi)者的權(quán)益。同時(shí)，RFID模塊還可以與加密技術(shù)相結(jié)合，提高物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全性，防止數(shù)據(jù)泄露和非法訪問(wèn)。

適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境與應(yīng)用場(chǎng)景

RFID技術(shù)具有耐環(huán)境性，能夠在各種惡劣環(huán)境下工作，包括黑暗、臟污等環(huán)境。此外，RFID還具備穿透性，即使被紙張、木材和塑料等非金屬材質(zhì)包覆，也可以進(jìn)行穿透性通信。這使得RFID模塊在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中能夠適用于更多復(fù)雜的環(huán)境和應(yīng)用場(chǎng)景。

RFID模塊具體應(yīng)用場(chǎng)景

物流管理：用于快速識(shí)別和跟蹤貨物，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

倉(cāng)儲(chǔ)管理：通過(guò)智能貨架實(shí)現(xiàn)多貨物的識(shí)別和管理，提高盤點(diǎn)效率和準(zhǔn)確性。

生產(chǎn)制造：在產(chǎn)線管理和醫(yī)藥分揀線管理中，用于監(jiān)測(cè)和管理生產(chǎn)工序。

人員考勤和門禁控制：通過(guò)RFID安全門實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的考勤和門禁管理。

供應(yīng)鏈管理：在AGV小車運(yùn)輸中，用于判斷小車的下一步工作與前進(jìn)方向。

促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的普及與發(fā)展

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，RFID模塊作為物聯(lián)網(wǎng)感知層中的關(guān)鍵組件，其應(yīng)用范圍和場(chǎng)景也在不斷拓展。從生產(chǎn)到消費(fèi)、從物流到倉(cāng)儲(chǔ)、從城市到鄉(xiāng)村，RFID模塊正在逐步滲透到物聯(lián)網(wǎng)的各個(gè)領(lǐng)域，為構(gòu)建更加智能、高效、安全、可持續(xù)的未來(lái)世界貢獻(xiàn)力量。

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用RFID模塊的原因主要包括非接觸式自動(dòng)識(shí)別與數(shù)據(jù)采集的高效性、促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能化升級(jí)、增強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全性與可追溯性、適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境與應(yīng)用場(chǎng)景的能力以及推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的普及與發(fā)展等方面。

本文會(huì)再為大家詳解無(wú)線通信模塊家族中的一員——RFID模塊。

02

RFID模塊定義

RFID（Radio Frequency Identification）模塊，即無(wú)線射頻識(shí)別模塊，是一種利用射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)的無(wú)線通信技術(shù)模塊。RFID模塊主要由電子標(biāo)簽（也稱應(yīng)答器或標(biāo)簽）、讀寫器（也稱收發(fā)信機(jī)）和天線三部分組成。電子標(biāo)簽用于儲(chǔ)存目標(biāo)的信息，讀寫器負(fù)責(zé)發(fā)出詢問(wèn)信號(hào)和對(duì)標(biāo)簽的操作，天線則用于將信號(hào)發(fā)出并接收標(biāo)簽的響應(yīng)信號(hào)。

03

RFID模塊原理

RFID模塊的工作原理基于無(wú)線電信號(hào)。具體過(guò)程如下：

讀取器發(fā)射詢問(wèn)信號(hào)：讀取器通過(guò)發(fā)射天線發(fā)送特定頻率的射頻信號(hào)，向周圍尋找標(biāo)簽。

標(biāo)簽接收并回傳信息：當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入射頻信號(hào)所處的工作區(qū)域時(shí)，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而獲得能量并被激活。電子標(biāo)簽將自身編號(hào)信息通過(guò)內(nèi)置射頻天線發(fā)送出去。

讀取器接收和處理信息：讀取器的接收天線接收到從標(biāo)簽發(fā)送來(lái)的調(diào)制信號(hào)，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到讀寫器信號(hào)處理模塊。解調(diào)和解碼后的有效信息被送至后臺(tái)主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，識(shí)別標(biāo)簽身份，并根據(jù)設(shè)定作出相應(yīng)的處理和控制。

04

RFID模塊與NFC模塊的區(qū)別

RFID和NFC（Near Field Communication，近場(chǎng)通信）同樣屬于近距離、非接觸式無(wú)線通信技術(shù)，但兩者存在以下主要區(qū)別：

技術(shù)基礎(chǔ)：NFC是RFID技術(shù)的一種演變，使用RFID的高頻（13.56MHz）標(biāo)準(zhǔn)，但具有雙向通信能力。

通信距離：RFID的傳輸范圍可以達(dá)到幾米甚至幾十米，而NFC的傳輸范圍通常在10厘米之內(nèi)。

安全性：NFC由于通信距離短且采用獨(dú)特的信號(hào)衰減技術(shù)，具有較高的安全性。

應(yīng)用方向：NFC更多應(yīng)用于消費(fèi)類電子設(shè)備間的相互通訊，如移動(dòng)支付、門禁系統(tǒng)等；RFID則更擅長(zhǎng)于長(zhǎng)距離識(shí)別和跟蹤，如物流、倉(cāng)儲(chǔ)管理等。

通信模式：RFID通常只能進(jìn)行單向通信（從標(biāo)簽到讀取器），而NFC可以進(jìn)行雙向通信。

05

RFID模塊分類

按功能特性分類

無(wú)線收發(fā)模塊：

負(fù)責(zé)射頻信號(hào)的發(fā)射和接收，是RFID系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的關(guān)鍵部分。

射頻識(shí)別模塊：

主要包括讀寫器和標(biāo)簽兩部分。讀寫器負(fù)責(zé)發(fā)射射頻信號(hào)并接收標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)，而標(biāo)簽則是被識(shí)別的物體上貼有的射頻芯片。這類模塊廣泛應(yīng)用于物流、庫(kù)存管理、門禁系統(tǒng)等領(lǐng)域。

射頻功率放大器模塊：

用于增強(qiáng)射頻信號(hào)的功率，以提高信號(hào)的傳輸距離和穿透能力。

射頻濾波器模塊：

用于濾除射頻信號(hào)中的雜波和干擾，提高信號(hào)的純凈度和可靠性。

射頻開關(guān)模塊：

控制射頻信號(hào)的通斷，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的切換和選擇。

射頻混頻器模塊：

用于將兩個(gè)不同頻率的射頻信號(hào)進(jìn)行混合，產(chǎn)生新的頻率信號(hào)，廣泛應(yīng)用于信號(hào)調(diào)制和解調(diào)過(guò)程中。

按讀寫方式分類

只讀RFID模塊：

只能讀取標(biāo)簽中的信息，不能寫入或修改信息。這類模塊適用于只需獲取物體信息而無(wú)需更改的場(chǎng)景。

讀寫RFID模塊：

既能讀取標(biāo)簽中的信息，也能向標(biāo)簽寫入或修改信息。這類模塊在需要實(shí)時(shí)更新物體信息的場(chǎng)景中應(yīng)用廣泛。

按標(biāo)簽類型分類

無(wú)源RFID模塊：

標(biāo)簽內(nèi)部不含電池，通過(guò)接收讀寫器發(fā)射的射頻信號(hào)獲取能量進(jìn)行工作。這類模塊成本低、壽命長(zhǎng)，但讀取距離和速度相對(duì)有限。

有源RFID模塊：

標(biāo)簽內(nèi)部含有電池，可以主動(dòng)發(fā)射射頻信號(hào)與讀寫器進(jìn)行通信。這類模塊讀取距離遠(yuǎn)、速度快，但成本較高且需要定期更換電池。

按頻率分類

RFID模塊的頻率范圍廣泛，從低頻（LF）到高頻（HF）、超高頻（UHF）甚至微波頻段（Microwave）都有應(yīng)用。不同頻率的RFID模塊在傳輸距離、讀取速度、穿透能力等方面存在差異，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

06

RFID模塊選型參數(shù)

在選擇RFID模塊時(shí)，需要考慮以下主要參數(shù)：

頻率范圍：確保所選模塊的頻率范圍符合項(xiàng)目使用場(chǎng)所的頻率規(guī)格。

發(fā)射功率：了解讀寫器和天線的發(fā)射功率是否超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)。

天線端口數(shù)量：根據(jù)應(yīng)用程序是否需要多接口讀寫器，查看讀寫器具有的天線端口數(shù)量。

通訊接口：確保模塊的通訊接口滿足項(xiàng)目需求。

讀取距離和防碰撞指數(shù)：了解模塊的讀取距離和防碰撞能力，以確保在復(fù)雜環(huán)境中仍能穩(wěn)定工作。

開發(fā)材料：查看開發(fā)材料是否滿足系統(tǒng)開發(fā)要求，是否支持您使用的系統(tǒng)以及相關(guān)的例程。

07

RFID模塊使用注意事項(xiàng)

在使用RFID模塊時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：

防靜電措施：在研發(fā)、測(cè)試RFID模塊時(shí)，應(yīng)確保雙手干燥并做好防靜電措施。

避免高溫環(huán)境：RFID模塊應(yīng)避免在溫度過(guò)高的環(huán)境中使用，安裝時(shí)應(yīng)做好散熱處理。

環(huán)境影響：水質(zhì)和金屬會(huì)對(duì)射頻產(chǎn)品產(chǎn)生較大影響，應(yīng)盡量避免在天線與標(biāo)簽之間有水或金屬的介入。

天線方向性：使用線極化天線時(shí)，需考慮其方向性，盡量使標(biāo)簽的極化方向與天線的極化方向一致。

磁場(chǎng)影響：避免磁場(chǎng)對(duì)RFID標(biāo)簽的影響，這是影響模塊測(cè)試性能的重要因素之一。

08

RFID模塊廠商

RFID模塊廠商眾多，包括但不限于以下幾家：

深圳市宏維微電子有限公司：主營(yíng)Arduino周邊模塊、電子模塊等。

深圳市偉訊嘉科技有限公司：主營(yíng)RFID讀寫器、RFID標(biāo)簽、RFID天線等。

深圳市智創(chuàng)微智能電子有限公司：主營(yíng)arduino器件、智能傳感器、無(wú)線模塊等。

深圳市萊卡科技有限公司：主營(yíng)智能IC卡、嵌入式讀寫模塊等。

廣州靈瑞智能科技有限公司：主營(yíng)RFID讀寫器、RFID電子標(biāo)簽等。

09

供應(yīng)商A:廣州盛炬智能科技

1、產(chǎn)品能力

（1）選型手冊(cè)

（2）主推型號(hào)1:CUT100-A

產(chǎn)品詳情介紹

廣州盛炬智能科技自主研發(fā)了一款CPU卡讀寫模塊CUT100-A/CU100-A，UART通訊接口，支持PSAM卡透?jìng)髦噶?，支持非接觸式CPU卡透?jìng)髦噶睿叨燃傻暮瘮?shù)調(diào)用指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)FM1208卡的自創(chuàng)目錄、自創(chuàng)文件大小和自定義密鑰管理系統(tǒng)，可以自定義文件系統(tǒng)靈活操作CPU卡。調(diào)試簡(jiǎn)單方便，直接串口調(diào)試助手發(fā)送串口命令即可。應(yīng)用場(chǎng)合有門禁讀卡器、消費(fèi)機(jī)、對(duì)講機(jī)、儲(chǔ)物柜等行業(yè)。

1.2 產(chǎn)品特性

產(chǎn)品型號(hào)：CUT100-A/CU100-A；

支持卡片：FM1208卡；

工作頻率：13.56MHz；

通信接口：UART（TTL電平）；

波特率：19200bps；

讀卡天線：CUT100-A自帶天線；CU100-A需外接天線；

工作電源：3.3 V ~5.0 V；

工作電流：小于50mA；

讀卡距離：0~7cm；

工作溫度：-20~85℃；

模塊尺寸：

CUT100-A(天線一體模塊) 56 mm×36 mm×3 mm；

CU100-A (天線分體模塊) 36 mm×20 mm×3 mm；

通信指示：具有2個(gè)通信數(shù)據(jù)收發(fā)指示燈，通信狀態(tài)一目了然；

輔助輸出：具有1個(gè)輔助輸出端口，可以控制LED或者蜂鳴器等外設(shè)；

運(yùn)行保護(hù)：內(nèi)置硬件看門狗，杜絕死機(jī)；

1.3 產(chǎn)品尺寸

1.4 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

1、讀卡穩(wěn)定

ST處理器和專業(yè)讀卡芯片，運(yùn)算速度及穩(wěn)定性得到充分的保障。

2、CPU卡更安全

支持上海復(fù)旦FM1208卡數(shù)據(jù)自定義讀寫和加密，安全性更高。

3、體積小巧，便于嵌入

模塊體積比較小巧，便于嵌入安裝到其他產(chǎn)品設(shè)備中。

4、高度集成，靈活操作

高度集成和封裝好對(duì)CPU卡創(chuàng)建文件、讀、寫和創(chuàng)建密鑰等指令函數(shù)，可靈活調(diào)用。

5、體系完善，開發(fā)簡(jiǎn)易

提供測(cè)試demo和硬軟件操作說(shuō)明等文檔，助您開發(fā)更簡(jiǎn)易。

1.5 產(chǎn)品使用方法

調(diào)試簡(jiǎn)單方便，直接串口調(diào)試助手發(fā)送串口命令即可。

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